Thiết kế chế tạo mạch điều áp xoay chiều điều chỉnh tốc độ động cơ một pha

MỤC LỤC CHƯƠNG I: TÌM HIỂU TỔNG QUAN 5 1. Khái niệm động cơ xoay chiều một pha…………………………………...4 1.1. Nguyên lý điều khiển động cơ xoay chiều một pha. 5 1.2. Một số mạch điều khiển động cơ một pha 6 1.3. Giới thiệu về phần tử bán dẫn triac……………………………………….7 1.3.1. Cấu tạo và ký hiệu 8 1.3.2. Nguyên lý hoạt động. 9 1.3.3. Đặc tuyến VA của triac 9 CHƯƠNG II: BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA…………………………10 2.1. Điều áp xoay chiều một pha ứng với các loại tải………………………..10 2.1.1. Trường hợp tải thuần trở 11 2.1.2. Trường hợp tải L, thuần cảm 12 2.1.3. Trường hợp tải R + L 13 2.2. Giới thiệu về TCA 785………………………………………………….15 2.2.1. Kí hiệu 15 2.2.2. Chức năng chân 16 2.2.3. Sơ đồ cấu tạo 17 2.2.4. Dạng sóng dòng điện 18 2.2.5. Các thông số của TCA 785 18 2.2.6. Nguyên ký làm việc của vi mạch TCA 785 19 CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH 22 3.1. Sơ đồ khối và chức năng từng khối…………………………………….22 3.1.1.Khối nguồn 22 3.1.2. Khối điều khiển 23 3.1.3. Khối cách ly 25 3.2. Nguyên lý toàn mạch 28 3.2.1. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 28 3.2.2. Nguyên lý toàn mạch 28 4.1.Tính chọn van động lực………………………………………………….29 4.2.Tính chọn mạch nguồn…………………………………………………..31 4.3. Tính chọn mạch điều khiển……………………………………………..31 4.4. Tính chọn thiết bị bảo vệ………………………………………………..32 4.4.1. Bảo vệ quá nhiệt……………………………………………………….32 4.4.2. Bảo vệ quá dòng điện cho van. 33 4.4.3. Bảo vệ quá điện áp cho van. 33 4.5. Tính chọn mạch cách li………………………………………………….33 4.6. Chế tạo mạch thực tế…………………………………………………….35 4.6.1. Sơ đồ mạch board 35 4.7. Phương hướng phát triển của đề tài……………………………………..35 KẾT LUẬN CHUNG 36 LỜI NÓI ĐẦU Điện tử công suất là một môn học hay và lý thú, cuốn hút được nhiều sinh viên theo đuổi, tìm hiểu bởi những tiện ích và khả năng ứng dụng mạnh mẽ mà nó mang lại cho sự phát triển của nhiều ngành, đặc biệt là điện tự động hoá. Là những sinh viên chuyên nghành điện tự động hóa, chúng em muốn được tiếp cận và hiểu sâu hơn nữa bộ môn điện tử công suất, vì vậy đồ án môn học chế tạo sản phẩm là điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng và củng cố lý thuyết đã được học.Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em đã được cô giáo NGUYỄN THỊ THÙY DUNG giao đề tài “ Thiết kế chế tạo mạch điều áp xoay chiều điều chỉnh tốc độ động cơ một pha ”. Sau thời gian nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công bộ điều khiển điện áp xoay chiều đáp ứng được cơ bản yêu cầu của đề tài.

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Nhận xét giáo viên hướng dẫn Ngày Tháng Năm 2019 Giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT LỜI NÓI ĐẦU *** -Điện tử công suất môn học hay lý thú, hút nhiều sinh viên theo đuổi, tìm hiểu tiện ích khả ứng dụng mạnh mẽ mà mang lại cho phát triển nhiều ngành, đặc biệt điện tự động hoá Là sinh viên chuyên nghành điện tự động hóa, chúng em muốn tiếp cận hiểu sâu mơn điện tử cơng suất, đồ án môn học chế tạo sản phẩm điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng củng cố lý thuyết học.Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em cô giáo NGUYỄN THỊ THÙY DUNG giao đề tài “ Thiết kế chế tạo mạch điều áp xoay chiều điều chỉnh tốc độ động pha ” Sau thời gian nghiên cứu, chúng em chế tạo thành công điều khiển điện áp xoay chiều đáp ứng yêu cầu đề tài Trong suốt thời gian thực đề tài, chúng em gặp số vướng mắc lý thuyết khó khăn việc thi cơng sản phẩm.Tuy nhiên, chúng em nhận giải đáp hướng dẫn kịp thời cô NGUYỄN THỊ THÙY DUNG, góp ý kiến thầy khoa bạn sinh viên lớp Đựơc chúng em xin chân thành cảm ơn mong muốn nhận nhiều giúp đỡ, bảo thầy,cô bạn đồ án sau Nhóm sinh viên thực hiện: Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT CHƯƠNG I: TÌM HIỂU TỔNG QUAN 1.Khái niệm động xoay chiều pha Động điện xoay chiều pha (gọi tắt động pha) động điện xoay chiều khơng cổ góp chạy điện pha Loại động điện sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống động bơm nước động quạt động hệ thống tự động Khi sử dụng loại động người ta thường cần điều chỉnh tốc độ ví dụ quạt bàn ,quạt trần Để điều khiển tốc độ động pha người ta sử dụng phương pháp sau: - Thay đổi số vòng dây Stator - Mắc nối tiếp với động điện trở hay cuộn dây điện cảm - Điều khiển điện áp đưa vào động 1.1 Nguyên lý điều khiển động xoay chiều pha Trước điều khiển tốc độ động điều khiển điện áp xoay chiều đưa vào động cơ, người ta thường sử dụng hai cách phổ biến mắc nối tiếp với tải điện trở hay điện kháng mà ta coi Z f điều khiển điện áp biến áp survolter hay ổn áp Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hai cách có nhược điểm kích thước lớn khó điều khiển liên tục dịng điện lớn Ngày với việc ứng dụng Tiristor Triac vào điều khiển, người ta điều khiển động pha bán dẫn Hình 1: Ngun lí điều khiển động 1.2 Một số mạch điều khiển động pha Một ứng dụng rộng rãi điều áp xoay chiều điều khiển động điện pha mà điển hình điều khiển tốc độ quay quạt điện Chức linh kiện sơ đồ hình 15 - 4: T - Triac điều khiển điện áp quạt VR - biến trở để điều chỉnh khoảng thời gian dẫn Triac R - điện trở đệm D - diac - định ngưỡng điện áp để Triac dẫn C - Tụ điện tạo điện áp ngưỡng để mở thông diac Điện áp tốc độ quạt điều khiển cách điều chỉnh biến trở VR hình a Tuy nhiên sơ đồ điều khiển khơng triệt để, vùng điện áp nhỏ Triac dẫn khó điều khiển Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Sơ đồ hình b có chất lượng điều khiển tốt Tốc độ quay quạt điều khiển biến trở VR Khi điều chỉnh trị số VR ta điều chỉnh việc nạp tụ C lúc điều chỉnh thời điểm mở thông diac thời điểm Triac dẫn Như Triac mở thông điện áp tụ đạt điểm dẫn thông diac Kết muốn tăng tốc độ quạt ta cần giảm điện trở VR để tụ nạp nhanh hơn, Triac dẫn sớm điên áp lớn Ngược lại điên trở VR lớn tụ nạp chậm Triac mở chậm lại điện áp tốc độ quạt nhỏ xuống * Mạch điều khiển có ưu điểm: - Có thể điều khiển liên tục tốc độ quạt - sử dụng cho loại tải khác điều khiển độ sáng đèn sợi đốt, điều khiển bếp điện có hiệu -Kích thước mạch điều khiển nhỏ, gọn * Nhược điểm: Nếu chất lượng Triac, diac khơng tốt vùng tốc độ thấp quạt xuất tiếng ù thành phần chiều dịng điện Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT 1.3.Giới thiệu phần tử bán dẫn triac Thyristor làm việc hai nửa chu kỳ điện áp xoay chiều, ta nối song song ngược hai thyristor hình giải làm việc hai nửa chu kỳ điện áp xoay chiều Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Hình 4: Triac 1.3.1 Cấu tạo ký hiệu Hình 5: Cấu tạo ký hiệu triac Triac linh kiện bán dẫn tương tự hai Thyristor mắc song song ngược, có cực điều khiển Triac thiết bị bán dẫn ba cực, bốn lớp Có thể điều khiển cho mở dẫn dòng xung dương (dòng vào cực điều khiển) lẫn xung âm (dòng khỏi cực điều khiển) Tuy nhiên xung dòng điều khiển âm có độ nhạy hơn, nghĩa mở Triac cần dòng điều khiển âm lớn so với dịng điểu khiển dương Vì thực tế để đảm bảo tính đối xứng dịng điện qua Triac sử dụng dịng điều khiển dương tốt 1.3.2 Nguyên lý hoạt động Có tổ hợp điện mở Triac cho dịng chảy qua : B2 G + + + - - - - + Trường hợp MT2 (+), G(+) Thyristor T mở cho dịng chảy qua Thyristor thơng thường Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Trường hợp MT2 (-), G(-) Các điện tử từ N2 phóng vào P2 Phần lớn bị trường nội EE1 hút vào, điện áp đặt lên J2 khiến choBarie cao đến mức hút vào điện tích thiểu số(các điện tử P1) làm động chúng đủ lớn để bẻ gãy liên kết nguyên tử Sillic vùng Kết phản ứng dây chuyền T’ mở cho dịng chảy qua Đặc tuyến V-A triac Hình 6: Đặc tuyến V-A triac Hình trình bày đặc tính = f() triac chưa sử dụng cực điều khiển Khi dương tổ hợp hoạt động Thyristor thứ nhất, dẫn điện áp đạt tới điên áp chuyển tiếp phân cực ngược.khi âm tổ hợp hoạt động Thyristor thứ hai, dẫn điện áp đạt tới giá trị điện áp chuyển tiếp phân cực ngược Kích tạp vùng P1 P2 nhau, điên áp theo chiều thuận ngược nhau, khơng đối xứng cấu trúc dịng điện trì với dương dịng với âm nhiều Trị số trung bình, hiệu dụng hay tải dòng điện điện áp ký hiệu Thyristor Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG II: BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA 2.1 Điều áp xoay chiều pha ứng với loại tải Hai thyristor đấu song song ngược cho phép điều chỉnh dịng điện xoay chiều.Vì anơt T1 nối với catot T2 anôt T2 nối với catôt T1 nên mạch điều khiển thiết phải dùng biến áp xung có hai cuộn dây thứ cấp cách li với Các điơt dùng để khố chặt xung âm Hình 7: Sơ đồ điều áp xoay chiều pha Giả thiết điện áp nguồn : U = Vsin ωt 2.1.1 Trường hợp tải trở Khi T1 mở phần nửa chu kỳ dương điện áp nguồn điện đặt lên mạch tải, T2 mở phần nửa chu kỳ âm V đặt lên mạch tải Góc mở π tính từ điểm qua giá trị điện áp nguồn V Dòng điện tải: Trang ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT I= V sinθ R , với α ≤θ ≤π π α ≤θ ≤ π + Thành phần sóng dịng điện tải I lệch chậm sau điện áp nguồn V góc ϕ Điều nói lên rằng, trường hợp tải trở, lưới điện xoay chiều phải cung cấp lượng công suất phản kháng Giá trị hiệu dụng điện áp tải: π Uc = ( 2V sinθ )2.dθ π α∫ = V 2π − 2α + sin 2α 2π Giá trị hiệu dụng dòng tải: Ic= V R ( 2π − 2α + sin 2α 2π ) Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải: P = UcI c = ( V2 R ).( 2π − 2α + sin 2α 2π Như cách làm biến đổi góc α ) từ đến chỉnh công suất tác dụng từ giá trị cực đại P =( V2 R π , người ta điều ) đến 2.1.2 Trường hợp tải L, cảm Khi θ = α cho xung mở T1 Dòng điện tải i tăng dần lên đạt giá trị cực đại, sau giảm xuống đạt giá trị θ = β Trang 10 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT phần sóng hài điện áp xoay chiều sau IC 7815 ta mắc song song với led để báo mạch điều khiển có nguồn 3.1.2 Khối điều khiển • Khái niệm mạch điều khiển Như ta biết để van mở thời điểm mong muốn, ngồi điều kiện phải đặt điện áp thuận điện cưc điều khiển Catot phải có điện áp điều khiển Để có hệ thống tín hiệu điều khiển xuất theo u cầu ta phải có mạch điện để tạo tín hiệu gọi mạch điều khiển Điện áp điều khiển phải đáp ứng yêu cầu cần thiết công suất, biên độ , thời gian tồn Các thông số cần thiết tín hiệu điều khiển cho sẵn tài liệu nghiên cứu van.Đặc điểm triac van mở việc cịn tín hiệu điều khiển hay khơng, khơng ảnh hưởng tới dịng qua van Vì vậy,người ta tạo tín hiệu điều khiển có dạng xung để hạn chế cơng suất tổn thất Bộ phát xung điều khiển chia làm hai nhóm: - Hệ thống điều khiển đồng bộ: Các xung ĐK xuất thời điểm cần mở van lặp lặp lại mang tính chu kỳ - Hệ thống ĐK không đồng bộ: Cac xung ĐK khơng tn theo giá trị góc ĐK • Phân tích mạch điều khiển Điều khiển Triac sơ đồ chỉnh lưu có nhiều phương pháp khác thường gặp điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính α Theo nguyên tắc để điều khiển góc mở Triac ta tạo điện áp tựa dạng tam giác (điện áp tựa cưa Urc) Dùng điện áp chiều Uđk để so sánh với điện áp tựa Tại thời điểm hai điện áp nhau(Uđk= Urc) Trong vùng điện áp dương anot phát xung điều khiển cuối bán kỳ (hoặc tới dòng điện 0) Để thực ý đồ mạch điều khiển bao gồm khâu bản: Trang 21 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Hình 2: Sơ đồ khối khâu mạch điều khiển * Nhiệm vụ khâu sơ đồ khối sau: Khâu đồng bộ: Có nhiệm vụ tạo điện áp tựa Urc tuyến tính trùng pha với điện áp Anot (cực G) Thyristor (triac) Khâu so sánh:Nhận tín hiệu điện áp tựa điện áp điều khiển Có nhiệm vụ so sánh điện áp tựa với điện áp điều khiển Uđk Tìm thời điểm hai điện áp nhau(Uđk= Urc) Tại thời điểm hai điện áp phát xung điều khiển đầu để gửi sang tầng tạo xung khuếch đại xung Khâu tạo xung khuếch đại xung: Có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Triac Xung để mở Triac cần có yêu cầu: Sườn trước dốc thẳng đứng để đảm bảo mở Triac tức thời có xung điều khiển (Thường gặp xung kim xung chữ nhật) đủ độ rộng (với độ rộng xung lớn thời gian mở củacTriac) Cách ly mạch điều khiển mạch động lực (nếu điện áp động lực lớn) đủ cơng suất • Ngun lý mạch điều khiển: Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch điều khiển đưa đến khối đồng pha Đầu khối có điện áp thường hình sin tần số lệch pha góc xác định so với điện áp nguồn Điện áp gọi điện áp đồng Vđb Đầu mạch phát điện cưa ta có điện áp cưa đồng tần số góc pha với điện áp đồng Các điện áp gọi điện áp cưa Vrc Điện áp cưa Vrc đưa vào đầu vào khối so sánh Tại có tín hiệu khác điện áp chiều điều chỉnh lấy từ ngồi Hai tín hiệu mắc với cực tính cho tác động chúng lên mạch so sánh ngược chiều Khối so sánh làm nhiệm vụ so sanh hai tín hiệu Tại thời điểm hai tín hiệu tín hiệu đầu khối so sánh xung xuất với chu kỳ Vrc Trang 22 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Xung cưa có hai sườn có sườn mà đầu khối so sánh xuất xung điện áp sườn sườn sử dụng Vậy ta thay đổi thời điểm xung xuất đầu khối so sánh cách thay đổi Vđk giữ nguyên dạng Vrc Trong số trường hợp xung khối so sánh đưa đến đầu cực thiết bị cần điều khiển đa số trường hợp tín hiệu khối so sánh chưa đủ u cầu cần thiết Người ta phải thực việc khuếch đại thay đổi lại hình dáng xung Các nhiệm vụ thực hiên mạch gọi mạch xung Đầu khối tạo xung khuếch đại xung chuỗi xung điều khiển có đủ thông số yêu cầu công suất, độ dài, độ dốc mặt đầu xung Tại thời điểm bắt đầu xuất xung hoàn toàn trùng với thời điểm xuất xung đầu khối so sánh Ngày mạch cổ điển thường thay IC tích hợp đầy đủ khâu, với kết cấu nhỏ gọn, giá thành rẻ đạt độ xác cao.IC TCA 785 vi mạch vậy,cơ sở lý thuyết giới thiệu phần • Sơ đồ mạch điều khiển: Hình 3: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Trang 23 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 3.1.3 Khối cách ly Có nhiều phương án cho khâu cách ly dung phần tử cách ly quang biến áp xung hay với mạch công suất nhỏ cần dùng diot để chống ngược dòng Trong phạm vi đề tài ứng dụng với tải công suất trung bình nhỏ để đáp ứng tính gọn nhẹ giá thành mạch phương án sử dụng cách ly quang chúng em định sử dụng hiệu giá thành rẻ gọn nhẹ cách ly an toàn tảivà mạch điều khiển từ thông số chúng em định sử dụng MOC 3020 để thực khâu cách ly Sau số sơ đồ kết nối datasheet : Hình 4: Mạch cách ly sử dụng MOC3020 Hình 5: Sơ đồ khối sơ đồ nguyên lý MOC 3020 Trang 24 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 6: Sơ đồ kết nối MOC3020 với mạch động lực mạch điều khiển Trang 25 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT 3.2 Ngun lý tồn mạch 3.2.1 Sơ đồ ngun lý tồn mạch Hình : Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 3.2.2 Nguyên lý toàn mạch Khi cấp nguồn cho mạch điều khiển qua khối chỉnh lưu điện áp 15V vào chân 13,6,16 cho TCA 785, chân mạch nối với điện áp xoay chiều 220V để tạo điện áp đồng với tải.Để tạo xung cưa sau tham khảo sơ đồ chân datasheet chúng em nối chân 12 với tụ không phân cực 47nF để tạo độ rộng xung tụ 0,1nF vào chân 10 để tạo biên độ cho mạch điều khiển Để Trang 26 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT điều khiển triac dùng biến trở 50k vào chân 11 để diều khiển độ rộng xung qua điều chỉnh góc mở cho triac từ nhận giá trị điện áp tương ứng tải (các chân cịn lại khơng dùng chọn giải pháp để trống không nối mát).Xung từ chân điều khiển 14 để điều chỉnh góc mở phần điện áp dương , chân 15 để phát xung điều khiển mở phần điện áp âm để mở cho triac ta nhận giá trị điện áp tương ứng đặt cho tải từ điều chỉnh tốc độ động theo ý muốn Để an toàn cho mạch điều khiển không bị điện áp ngược từ mạch lực sử dụng diot chống ngược dòng qua mạch cách ly quang sử dụng MOC 3020 chúng em giới thiệu Để điều khiển tốc độ động người điều khiển cần vặn biến trở R8 để nhận giá trị điện áp tương ứng góc mở nhỏ điện áp đặt tải lớn ngược lại.Biến trở R7 để điều chỉnh độ mịn cho góc mở nhờ điều chỉnh biên độ xung cưa 4.1.Tính chọn van động lực - Các thông số: +Nguồn điện lưới :U1=220V +Thông số động cơ: Uđm=220V Iđm=2A -Tính chọn van : Tính chọn van dựa vào yếu tố : dòng điện tải , sơ đồ chỉnh lưu, điều kiện tản nhiệt , điện áp làm việc Ta có: Điện áp hiệu dụng tải đạt giá trị lớn góc mở α = 0ᵒ Vậy điện áp hiệu dụng cực đại tải : UCmax =U1 => UCmax => UCmax = 220V Điện áp làm việc cực đại triac : UTngcmax = UCmax =.220 = 311,13 V Điện áp chọn van: Uđmvan =ku UTngcmax =(1,6-2).311,13=(497,84÷622,3)V ku =(1,6-2) : Hệ số dự trữ điện áp Trang 27 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT +Chọn van làm việc với điều kiện có cánh tản nhiệt đủ diện tích tản nhiệt , khơng có quạt đối lưu khơng khí: Dịng điện định mức qua van cần chọn: Iđmvan ==6,67 A *Với thông số theo datasheet độ phổ biến thị trường chúng em định lựa chọn loại van sau : -BTA-08 600 có thơng số sau: • • • • • • Điện áp định mức: Uđm = 600 V Dòng điện định mức: Iđm = A Dòng điện điều khiển: Iđk = 25 m A Điện áp điều khiển: Uđk = 1.3V Dịng điện trì: Ih = 25 mA Sụt van mở: U = 1.7 V µs • Thời gian giữ xung điều khiển: tx = • Nhiệt độ làm việc cực đại: T0C = 1100C Trên thông số em chọn ứng với tải động điện pha công suất nhỏ.các giá trị nguồn khó vượt qua giá trị nên chúng em định sử dụng BTA -08 600 làm van mạch lực Các giá trị em lấy datasheet triac Với giá trị van đáp ứng sát thông số yêu cầu động nên chúng em định sử dụng van mạch Hình : BTA – 08 600 4.2.Tính chọn mạch nguồn -Do yêu cầu điện áp nguồn nuôi TCA785 15 (V), sử dụng IC 7815 ổn áp Trang 28 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT -Chọn máy biến áp: +Với tiêu đầu Ura =18V, đặc tính kĩ thuật IC 7815 điện áp vào IC cần thỏa mãn từ +5V-> +24V +Với điện áp lưới U=220V Chọn biến áp : 220VAC/18VAC -Chọn loại diode: 1N4007 -Ổn áp chọn: IC 7815 để có điện áp Ura=15(V) -Chọn tụ lọc: Ta chọn tụ lọc C2,3: 2200µF Sử dụng tụ khơng phân cực C1,4mắc song song (C1,4 =0,1µF) -Hiển thị: mắc led nối tiếp với R1 để báo hiệu mạch điều khiển có nguồn Với R1=1kΩ 4.3 Tính chọn mạch điều khiển -Thông số mạch điều khiển:Theo datasheet TCA 785: +Chân nối trở R2 =22k biến trở 50k để để điều chỉnh độ mịn cho góc mở nhờ điều chỉnh biên độ xung cưa +Chân 10 nối tụ C6 =0.1uF tạo biên độ +Chân 12 nối tụ C5 =47nF tạo độ rộng sung +Chân 11 để điều khiển triac dùng biến trở 50k vào chân 11 để diều khiển độ rộng xung qua điều chỉnh góc mở cho triac từ nhận giá trị điện áp tương ứng tải +Để an tồn cho mạch điều khiển khơng bị điện áp ngược từ mạch lực sử dụng diot chống ngược dòng.Chọn tất Diode mạch điều khiển dùng loại 1N4007 có thơng số: Dịng điện định mức: Iđm = A Điện áp A-K lớn nhất: UAK = 1000 V ∆ Sụt áp Diode: U = 1,1 V 4.4 Tính chọn thiết bị bảo vệ 4.4.1.Bảo vệ nhiệt Trang 29 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Triac làm việc với dịng điện tối đa Imax = 2A chịu tổn hao van ( ∆ ∆ P1) chuyển mạch ( P2) Tổng tổn hao là: ∆ P= ∆ ∆ ≈∆ ∆ P1 + P2 P1 = U.Imax = 1,7.2 = 3,4W Tổn hao công suất sinh nhiệt Mặt khác van làm việc tới nhiệt độ tối đa cho phép T = 1250C Do phải bảo vệ van cách gắn van bán dẫn lên cánh toả nhiệt Khi van bán dẫn mắc vào cánh toả nhiệt đồng nhôm, nhiệt độ van toả môi trường xung quanh nhờ bề mặt cánh toả nhiệt.Sự cánh toả nhiệt môi trường xung quanh.Khi cánh toả nhiệt nóng lên, nhiệt độ xung quanh toả nhiệt nhờ vào chênh lệch nhiệt cánh toả nhiệt nóng lên Nhiệt độ xung quanh cánh toả nhiệt tăng lên Làm cho tốc độ dẫn nhiệt mơi trường khơng khí bị chậm lại Diện tích bề mặt toả nhiệt tính: Stn = ∆P K tn τ ∆ Tổn hao công suất: P = 8W τ Độ chênh lệch nhiệt độ so với mơi trường: = Tlv – Tmt Có Tlv = 1250C, chọn nhiệt độ môi trường: Tmt = 400C ⇒τ = 125 - 40 = 70 0C Ktn: Hệ số có xét tới điều kiện tỏa nhiệt Chọn Ktn = 8.10-4 W/cm2C ⇒ Stn = = 60,71 cm2 Trang 30 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Hình 2: hình dạng cánh tản nhiệt cho triac 4.4.2 Bảo vệ dòng điện cho van Chọn cầu chì tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch nguồn: Icc=1,1 Iđm=1,1.2=2.2 A Chọn cầu chì loại 3A 4.4.3 Bảo vệ điện áp cho van Bảo vệ điện áp trình đóng cắt Triac thực cách mắc R-C song song với triac Khi có chuyển mạch điện tích tích tụ lớp bán dẫn, phóng ngồi tạo dịng điện ngược khoảnh thời gian ngắn Sự biến thiên nhanh chóng dịng điện ngược gây sức điện động cảm ứng lớn điện cảm làm cho điện áp Anot Katot triac Khi có mạch R - C mắc song song với triac tạo mạch vịng phóng điện q trình chuyển mạch nên triac khơng bị q điện áp C R Hình 3: sơ đồ mạch động lực lựa chọn ÷ Ω ÷ µ Thông thường chọn R = 10 100 , C = 0,1 1000 F 4.5.Tính chọn mạch cách li Trang 31 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Hình Sơ đồ, cấu tạo cách ly quang Trong phạm vi đề tài ứng dụng với tải công suất trung bình nhỏ để đáp ứng tính gọn nhẹ giá thành mạch phương án sử dụng cách ly quang chúng em định sử dụng hiệu giá thành rẻ gọn nhẹ cách ly an toàn tảivà mạch điều khiển từ thông số chúng em định sử dụng MOC 3020 để thực khâu cách ly *Chọn loại MOC 3020 Yêu cầu: MOC 3020 -Input : Dòng điện vào (DC) 50(mA) Năng lượng tổn hao 250 : 100mW -Output: Điện áp vào điều khiển : 250V Dòng vào điều khiển : 1,5A Dòng điều khiển (50Hz ≤ f ≤ 60Hz) T = 250: I = 100mA T = 700: I = 50mA Igt U Tổn hao lượng (TA=250C): 300mW Trang 32 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT -Điện áp TCA Umax=Vcc=15V Sụt áp diode lúc điện áp lại là: U= 15-(0,7 2)=13,6( V) MOC3020 có dịng vào chân Igt=50mA, lúc ta có điện trở cần mạch là: Ω R==13,6/(50.10-3)=272 ( ) Ω Chọn R=220 ( ) 4.6.Chế tạo mạch thực tế 4.6.1.Sơ đồ mạch board 4.7.Phương hướng phát triển đề tài Với mạch điều áp sử dụng IC tích hợp điều khiển hầu hết loại động pha công suất nhỏ vừa xí nghiệp vừa nhỏ Cách khắc phục tượng khơng mở có tải điện cảm lớn chúng em trình bày Trang 33 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Với ưu điểm gần điều khiển trơn tốc độ dải điều chỉnh rộng Mạch ứng dụng để điều khiển nhiệt độ lò điện trở ứng dụng kỹ thuật chiếu sang.Mạch chuyển thành mạch điều áp xoay chiều pha ta nhân mạch điều khiển.Dùng cho động ba pha công suất lớn công nghiệp (lúc van bán dẫn tiristor).Thực tế nhu cầu điều khiển tốc độ đơng thực tế lớn Với mạch điều khiển điều khiển hầu hết loại động cơ.Ưu điểm mạch giá thành hợp lý nhỏ gọn dễ vận hành sửa chữa KẾT LUẬN CHUNG Đề tài "Thiết kế chế tạo mạch điều áp xoay chiều điều chỉnh tốc độ động pha"là đề tài hấp dẫn có ứng dụng thực tế sống Được hướng dẫn tận tình Nguyễn Thị Thùy Dung thầy cô khoa chúng em thiết kế chế tạo mạch Mạch có ứng dụng thực tế sống điều khiển quạt, máy bơm nước… Do trình độ cịn hạn chế nên đồ án chúng em cịn có số hạn chế làm việc chưa khoa học hay tìm linh kiện chưa tối ưu Nhưng nhìnchung mạch thiết kế có độ xác, tính ổn định cao, chống nhiễu tốt… Sau thời gian làm đồ án chúng em rút nhiều kinh nghiệm cho thân tích lũy thêm nhiều kiến thức chun ngành bổ ích, nhờ vào dạy nhiệt tình thầy cô giúp đớ anh chị khoa, góp ý bạn Sau lần chúng em xin chân thành bảy tỏ lòng biết ơn cô Nguyễn Thị Thuỳ Dung thầy khoa giúp chúng em hồn thành đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! Danh mục tài liệu tham khảo Điện tử công suất "lý thuyết, thiết kế, ứng dụng"- Lê Văn Doanh(chủ biên).NXB khoa học kỹ thuật Đề cương giảng "Điện tử công suất truyền động điện" – Đỗ Công Thắng - Nguyễn Phương Thảo – Khoa Điện - Điện TửTrường Đại Học SPKT Hưng Yên Đề cương giảng "Điện tửcăn bản" – Đặng Văn Khanh– Khoa Điện - Điện TửTrường Đại Học SPKT Hưng Yên Trang 34 ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Điều chỉnh tự động truyền động điện– Bùi Quốc Khánh(chủ biên)).NXB khoa học kỹ thuật Điện tử công suất – (Nguyễn Bính).NXB khoa học kỹ thuật Máy điện – Vũ Gia Hanh(chủ biên).NXB khoa học kỹ thuật Các trang web tham khảo : • http://www.Dientuvietnam.net • http://www Tailieu.vn • http://www book.edu.vn • http://www.datasheets.org.uk • http://www.docjax.com Trang 35 ... với động điện trở hay cuộn dây điện cảm - Điều khiển điện áp đưa vào động 1.1 Nguyên lý điều khiển động xoay chiều pha Trước điều khiển tốc độ động điều khiển điện áp xoay chiều đưa vào động cơ, ... DUNG giao đề tài “ Thiết kế chế tạo mạch điều áp xoay chiều điều chỉnh tốc độ động pha ” Sau thời gian nghiên cứu, chúng em chế tạo thành công điều khiển điện áp xoay chiều ? ?áp ứng yêu cầu đề... Triac vào điều khiển, người ta điều khiển động pha bán dẫn Hình 1: Ngun lí điều khiển động 1.2 Một số mạch điều khiển động pha Một ứng dụng rộng rãi điều áp xoay chiều điều khiển động điện pha mà